DE766459C

DE766459C - Device for converting a fluctuating DC voltage into a constant one

Info

Publication number: DE766459C
Application number: DES136254D
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl-Ing Zycha
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1939-03-08
Filing date: 1939-03-08
Publication date: 1954-05-03

Description

Einrichtung zur Umformung einer schwankenden Gleichspannung in eine gleichbleibende In elektrischen Gleichstromanlagen, die heftigen Stoßbeanspruchungen, z. B. durch häufiges Anlassen von Motoren, ausgesetzt sind, wird die Spannung stets stark schwanken, und zwar teils höhere, teils niedere Werte als die Sollspannung annehmen. Sollen an einem solchen Netz Geräte und Motoren mit gleichbleibender Spannung betrieben werden oder Meß- und Eichversuche durchgeführt werden, dann wäre dies z. B. dadurch zu erreichen, daß die betreffenden Verbraucher mit der auftretenden untersten Grenzspannung gespeist werden. In diesem Fall müßten aber sämtliche Spannungsüberschüsse in einem Vorwiderstand, z. B. in einem Kohledruckregler, vernichtet werden. Eine solche Regelung ist keineswegs als wirtschaftlich zu bezeichnen; da der Vorwiderstand eine Verlustquelle darstellt. Des weiteren ist zu berücksichtigen, daß bei Widerstandsregelung eine Spannung, die oberhalb der untersten Grenzispannung liegt, z. B. der Mittelwert zwischen den Grenzspannungen, nie gleichgehalten werden kann, weil als geregelte Spannung in diesem Fall naturgemäß nur die unterste Grenzspannung gewählt werden kann.Device for converting a fluctuating DC voltage into a constant In electrical direct current systems, the violent shock loads, z. B. by frequent starting of engines, are exposed, the voltage is always fluctuate strongly, sometimes higher, sometimes lower values than the nominal voltage accept. Should devices and motors with constant voltage be connected to such a network are operated or measurement and calibration tests are carried out, then this would be z. B. to achieve that the consumer concerned with the occurring lowest limit voltage are fed. In this case, however, all voltage surpluses would have to in a series resistor, e.g. B. be destroyed in a coal pressure regulator. One such a regulation is by no means to be described as economical; because the series resistor represents a source of loss. It should also be taken into account that with resistance control a voltage which is above the lowest limit i-voltage, e.g. B. the mean between the limit tensions, can never be kept the same because as regulated Voltage in this case, of course, only the lowest limit voltage can be selected can.

Angenommen sei z. B., die Netzspannung schwanke zwischen ?5o und zgo V. Bei der neuen Einrichtung wird nun nicht die unterste Grenzspannung von igo V als Betriebsspannung gewählt, sondern der Mittelwert zwischen beiden Grenzspannungen, nämlich 220 V.Assume z. B., the mains voltage fluctuates between? 5o and zgo V. At the new facility is now not the lowest limit voltage selected by igo V as the operating voltage, but the mean value between the two limit voltages, namely 220 V.

Nach der Erfindung ist ein die geregelte Spannung überwachender Schnellregler vorgesehen, der die Spannung einer Zusatzmaschine von einem positiven bis zu einem negativen Wert durchlaufend regelt. Die Verwendung einer Zusatzmaschine zur Umformung einer schwankenden in eine gleichbleibende Gleichspannung ist an sich bekannt. Auch bei der bekannten Einrichtung wird die Differenz zwischen der gleichzuhaltenden Spannung und den nach oben und unten auftretenden Grenzspannungen selbsttätig von einer geregelten Zusatzmaschine ausgeglichen, die mit zwei einander entgegenwirkenden Feldwicklungen versehen ist. Bei der älteren Anordnung ist eine der Feldwicklungen unmittelbar an die schwankende Spannung angeschlossen, während die zweite Erregerwicklung von einer gleichbleibenden Spannung, z. B. von einer Batterie, gespeist wird. Eine solche Anordnung hat den -Nachteil, daß sie tatsächlich nur betriebsfähig ist, wenn eine feste Vergleichsspannung, nämlich die Spannung der Batterie, zur Verfügung steht, die als Sollwert der gleichzuhaltenden Spannung anzusprechen ist. Das Auftreten einer von dem Spannungswert der Batterie abweichenden Spannung kann bei der bekannten Anordnung nur so lange verhindert werden, wie die Zusatzmaschine auf die Differenz der Amperewindungszahlen zwischen den Feldwicklungen anspricht. Dies ist jedoch nicht mehr möglich, wenn beispielsweise zwecks Vereinfachung der Anordnung die Batterie entfernt und die zweite Feldwicklung von der zu regelnden Spannung gespeist würde. Dann besteht nicht mehr die :Möglichkeit zur Ausbildung einer Differenz der Amperewindungen der beiden Feldwicklungen, da diese von der gleichen Spannung gespeist und demgemäß gleich beeinflußt sind. Da im übrigen, wie erwähnt, die Spannung der Batterie bei der älteren Anordnung gleich der gleichzuhaltenden Spannung sein muß, wird ohne weiteres verständlich, daß für Einrichtungen mit höherer Spannung die Batterie einen unerwünschten technischen Mehraufwand darstellt. der besonders dann nachteilig empfunden wird, wenn die Einrichtung z. B. in Verkehrsmitteln od. dgl. Verwendung finden soll. Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist daher hinsichtlich ihrer Verwendbarkeit gerade durch den Fortfall der Vergleichshatterie der älteren Anordnung überlegen.According to the invention, there is a high-speed regulator that monitors the regulated voltage provided that the voltage of an auxiliary machine from a positive to a continuously regulates negative value. The use of an additional machine for forming a fluctuating to a constant DC voltage is known per se. Even in the known device, the difference between that to be kept the same Voltage and the limit voltages occurring upwards and downwards automatically from a regulated additional machine balanced with two counteracting Field windings is provided. In the older arrangement, one of the field windings is directly connected to the fluctuating voltage, while the second excitation winding of a constant voltage, e.g. B. is powered by a battery. One Such an arrangement has the disadvantage that it is actually only operational when a fixed reference voltage, namely the voltage of the battery, is available which is to be addressed as the nominal value of the voltage to be kept the same. The appearance a voltage deviating from the voltage value of the battery can be used in the known Arrangement can only be prevented as long as the additional machine on the difference the number of ampere turns between the field windings responds. However, this is no longer possible if, for example, to simplify the arrangement, the battery removed and the second field winding would be fed by the voltage to be regulated. Then there is no longer the possibility of forming a difference in the ampere turns of the two field windings, since they are fed by the same voltage and accordingly are equally influenced. Since, moreover, as mentioned, the voltage of the battery is at the older arrangement must be equal to the voltage to be kept the same, without further understandable that for devices with higher voltage the battery a represents undesirable additional technical effort. which then felt particularly disadvantageous is when the device z. B. od in transport. Like. To find use. The device according to the invention is therefore important in terms of its usability superior to the older arrangement precisely because of the omission of the comparative battery.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. In Fig. i ist mit i das Gleichstromnetz schwankender Spannung, mit 2 der geregelte Verbraucherkreis gleichbleibender Spannung bezeichnet. Zwischen dem ungeregelten Netz i und dem Verbraucherkreis 2 liegt die durch den Motor angetriebene Zusatzmaschine 3. Die Zusatzmaschine ist mit zwei einander entgegenwirkenden Feldern ; und 6 versehen. Die Erregerwicklung ;liegt, sie aus der Schaltung zu erkennen ist, direkt an der schwankenden Netzspannung, während die zweite Feldwicklung 6 über die Kontakte 7 eines auf die gleichzuhaltende Netzspannung einzuregelnden Schnellreglers 8 mit dem zu regelnden Netz in Verbindung steht. Da die eine der Feldwicklungen, z. B. die Wicklung 6. die mit dem Reglerkontakt 7 in Reihe liegt, stärker bemessen ist und entgegengesetzt wirkt wie die direkt angeschlossene Feldwickhtng 5, so wird, sofern der Kontakt 7 geschlossen ist, das von der Wicklung 5 erzeugte Feld gelöscht werden und ein entgegengesetzt gerichtetes, durch die Wicklung 6 erzeugtes Feld bestehen. Ist der Reglerkontakt 7 geöffnet, dann wird die Flußrichtung des Feldes allein bestimmt durch den Windungssinn der Erregerspule 5. Für den Fall, daß durch die Einwirkung der direkt angeschlossenen Feldwicklung 5 eine positive Zusatzspannung der Maschine erzeugt wird. dann müßte der in der Zuleitung der zweiten Erregerwicklung f> liegende Regler mit einem Schließkontakt versehen sein. Bei umgekehrter Wirkung der Felder müßte naturgemäß ein Regler mit Öffnungskontakt Verwendung finden, bei dem also der Kontakt unter dem Einfluß der Spannung entgegen der Kraft einer Feder öffnet.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In Fig. I is with i the direct current network fluctuating voltage, with 2 the regulated Consumer circuit of constant voltage. Between the unregulated Network i and consumer circuit 2 is the auxiliary machine driven by the engine 3. The auxiliary machine is with two opposing fields; and 6 provided. The excitation winding; it can be seen from the circuit, lies directly on the fluctuating mains voltage, while the second field winding 6 via the contacts 7 a fast regulator 8 to be adjusted to the mains voltage to be maintained is connected to the network to be regulated. Since one of the field windings, e.g. B. the winding 6, which is in series with the controller contact 7, is larger and acts in the opposite direction to the directly connected field winding 5, if the contact 7 is closed, the field generated by the winding 5 is deleted and an oppositely directed field generated by the winding 6 exist. If the controller contact 7 is open, then the direction of flow of the field determined solely by the direction of winding of the excitation coil 5. In the event that through the action of the directly connected field winding 5 generates a positive additional voltage the machine is generated. then it would have to be in the lead of the second excitation winding f> horizontal controllers must be provided with a closing contact. With the opposite effect the fields would naturally have to find a regulator with opening contact use which is the contact under the influence of tension against the force of a spring opens.

Die Regelung der Zusatzmaschine 3 könnte auch in abweichender Art, wie z. B. in Fig. 2 dargestellt ist, mittels eines Doppelreglers 9 erfolgen. dessen zwei Kontaktpaare jeweils das eine oder andere Feld steuern. Die Erregerspule io dieses Doppelreglers 9 ist ebenso wie im ersten Ausführungsbeispiel an die ztt regelnde Spannung angeschlossen.The regulation of the additional machine 3 could also be done in a different way, such as B. is shown in FIG. 2, by means of a double controller 9. whose two pairs of contacts each control one or the other field. The excitation coil io As in the first exemplary embodiment, this double regulator 9 is connected to the ztt regulating unit Voltage connected.

Des weiteren wäre es denkbar, in jeder Feldzuleitung der Zusatzmaschine einen Regler vorzusehen, von denen der eine mit einem Schließkontakt. der andere mit einem Öffnungskontakt versehen ist. Darüber hinaus kann die neue Einrichtung durch Anordnung eines weiteren Reglers. der nur auf den Strom anspricht, vervollkommnet werden. um auf diese Weise einer Überlastung vorzubeugen.Furthermore, it would be conceivable in each field supply line of the additional machine Provide a regulator, one of which has a make contact. the other is provided with an opening contact. In addition, the new facility can by arranging another controller. who only responds to the current, perfected will. in this way to prevent overloading.

Bei der Zusatzmaschine wäre es zu empfehlen. die Feldwicklung über Gleichrichter an eine Wechselstromquelle anzuschließen, wobei die Reglerkontakte zwecks Verhütung von Materialwanderung auf der Wechselstromseite der Erregerkreise anzuordnen wären. Der in diesem Fall benötigte Wechselstrom könnte beispielsweise dem Antriebsmotor 4 der Zusatzmaschine über Schleifringe entnommen werden.It would be recommended for the additional machine. the field winding over Connect the rectifier to an AC power source using the regulator contacts to prevent material migration on the AC side the Excitation circuits would have to be arranged. The alternating current required in this case could for example taken from the drive motor 4 of the additional machine via slip rings will.

Die Anordnung gemäß der Erfindung bietet gegenüber bekannten Einrichtungen mit Vorwiderständen den Vorteil, daß die Regelung verlustarm und ohne wesentliche Verzögerung erfolgt und die erzielte geregelte Spannung stets höher liegt als dies bei einer Regelung mittels Widerständen der Fall ist. Erwähnenswert ist des weiteren, daß die bekannten Vorwiderstände, z. B. Kohledruckregler, wegen ihres hohen Gewichts und ihrer geringen Lagensicherheit nicht überall Anwendung finden können, so daß die Spannungsregelung mit solchen Widerständen auf bestimmte Anwendungsgebiete beschränkt bleibt. Im übrigen sei darauf hingewiesen, daß der Betrieb von Motoren an schwankenden Netzen mit gleichbleibender Drehzahl bei Benutzung der Anordnung gemäß der Erfindung ohne Schwierigkeiten möglich ist. Dies ist besonders zu beachten, da selbst Motoren, die mit einem Fliehkraftregler ausgestattet sind, nur dann ihre Drehzahl halten würden, wenn die Schwankungen der Netzspannung eine bestimmte Größe nicht überschreiten, weil der Fliehkraftregler nur in der Lage ist, dieDrehzahl innerhalb kleiner Grenzen genau gleich zu halten.The arrangement according to the invention offers over known devices with series resistors the advantage that the control is low-loss and without significant Delay occurs and the regulated voltage achieved is always higher than this is the case with a regulation by means of resistors. It is also worth mentioning, that the known series resistors, z. B. coal pressure regulator, because of their heavy weight and their low positional security cannot be used everywhere, so that voltage regulation with such resistors is limited to certain areas of application remain. In addition, it should be noted that the operation of engines on fluctuating Networks with constant speed when using the arrangement according to the invention is possible without difficulty. This is particularly important, as even motors, which are equipped with a centrifugal governor, only then maintain their speed would, if the fluctuations in the mains voltage do not exceed a certain value, because the governor is only able to control the speed within small limits keep exactly the same.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for converting a fluctuating DC voltage into a constant one with the help of an additional machine which automatically compensates the difference between the line voltage to be kept the same and the limit voltages occurring upwards and downwards, characterized in that a high-speed contact regulator monitoring the regulated voltage changes the voltage of the additional machine from a positive to continuously regulates to a negative value.

2. Establishment according to claim i, in which the additional machine compensating for the voltage difference is provided with two opposing fields, one field winding connected directly to the fluctuating mains voltage, the other to the regulated mains voltage is, characterized in that one of the two field windings is excluded a parallel battery connected directly to the regulated voltage is.

3. Device according to claims r and 2, characterized in that the Supply lines for both field windings of the additional machine via the contacts of a double regulator are connected to the voltage to be regulated.

4. Device according to the claims i and 2, characterized in that in the supply line of each field winding the A controller is connected to the auxiliary machine.

5. Device according to claims i to 4, characterized in that the field windings of the additional machine are connected to an alternating current source via rectifiers and the regulator contacts are on the alternating current side of the rectifier. To distinguish the subject matter of the invention from the state of the art, the following publications were taken into account in the granting procedure: German patent specifications No. 105 984, 166 528, 3 1 7 747, 358 225.